一种微型精密授时定位装置的制作方法

本实用新型涉及一种微型精密授时定位装置，具体涉及一种能为不能连接到互联网和无线通信网络的计算机设备提供授时定位的装置。

背景技术：

授时，也称时间同步，即将计算机系统的时间同步到国际某一种权威的时间基准上去，是多个设备或系统协同工作的基本保障，特别是在电力输电、网上交易、现场数据采集、内部局域网系统等方面是十分重要的。相关设备以同一个时间基准进行工作，对数据的采集、分发、加工和使用都十分有利。目前，授时方式主要有四种方式：

第一：基于原子钟的直接授时方式。这种方式利用原子跃迁产生的频率进行变换，得到精确的时钟基准，其特点是授时精度很高，但由于需要特殊的设备，且费用很高，只能用于对授时精度要求非常高，且对价格不是特别敏感的场合。

第二：基于Internet网络时钟的同步方式。NTP协议全称网络时间协议(Network Time protocol)，这种方式的特点是授时方便，自动由联入互联网的计算机操作系统进行授时，不需要用户干预，但需要被授时设备接入互联网，且授时精度不是很高(大约200ms)，同步间隔时间以秒为单位，如果同步间隔太短的话，计算机需要频繁通过远端的时间服务器进行同步操作，占用网络带宽；

第三：基于移动通信服务的授时方式。这种方式利用移动通信网络运营商的通信终端(如手机)进行授时，这种方式的特点是授时比较方便，由移动通信终端的服务商自动向移动通信终端发送授时信息。这种方式的缺点是只有移动终端接入运营商的网络并得到服务授权才能够进行。授时的结果只能被移动终端自身使用，很难再传递给其他非移动终端设备。

第四：基于GPS/北斗/GLONASS等导航卫星授时。导航卫星带有原子钟设备，通过导航卫星的通信设备将时钟信号发射出去，被导航定位终端设备接受，获得相应的授时时钟信息；目前。这种信号兼有精确度高和成本相对较低的特点。高精度的导航定位终端功能齐全，授时接口丰富，价格相对比较高，适用于专业用户，如电力系统、移动营运商等。但对于一些工业现场测量的授时，要求可靠性高，灵活性好，时间准确度精，供电和数据接口简单。

定位，是确定被测设备位置。上述四种授时方式中，基于原子钟的直接授时方式在单个授时源的情况下无法同时提供定位信息；基于Internet网络时钟方式也通常只能通过服务商为用户分配IP地址等信息概略确定用户的位置；基于移动通信服务的授时方式利用运营商的蜂窝结构基站大致确定用户在某个区域内的大致位置。只有基于GPS/北斗/GLONASS等导航卫星授时能够在授时的同时以比较准确的方式获得用户的位置信息。因此需要一种新的授时定位装置来解决目前的授时定位问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种微型精密授时定位装置，适用于工业现场测量的授时和定位，为工业现场测量提供可靠性高，灵活性好，时间准确度精，且成本低廉的授时装置，并且提供被测地理位置信息。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种微型精密授时定位装置，所述授时定位装置包括卫星导航接收板、USB接口转换板、转接盒、卫星导航接收天线、射频电缆、标准USB电缆；所述卫星导航接收板与USB接口转换板封装在所述转接盒内部，所述转接盒一端通过所述射频电缆与所述卫星导航接收天线连接，所述转接盒另一端通过所述标准USB电缆与第一被授时计算机连接。

如上所述的一种微型精密授时定位装置，所述卫星导航接收板采用通用低功耗卫星导航接收板，卫星导航接收板设有国际标准NMEA0183接口、+5V供电接口和RS232串行数据接口。

如上所述的一种微型精密授时定位装置，所述卫星导航接收天线采用标准的L频段多频导航接收天线。

如上所述的一种微型精密授时定位装置，所述USB接口转换板设有标准的USB与RS232串行数据转换接口。

如上所述的一种微型精密授时定位装置，所述转接盒采用加固型手持微型转接盒，转接盒设有第一连接器、第二连接器，所述第一连接器设有SMA射频插座，所述第二连接器设有通用的USB连接插座。

如上所述的一种微型精密授时定位装置，所述第一被授时计算机上运行有授时定位组件，第一被授时计算机通过局域网连接有第二被授时计算机。

授时定位组件包括主控模块、交互显示模块、数据处理模块、端口驱动模块、系统时钟同步模块、局域网通信模块；所述主控模块用于控制所述交互显示模块、数据处理模块、端口驱动模块、系统时钟同步模块、局域网通信模块工作；所述交互显示模块用于授时定位系统参数输入和状态、数据显示；所述数据处理模块用于对转接盒的授时定位信息进行采集加工处理；所述端口驱动模块用于将USB接口模拟为COM口，并设置采集参数；所述系统时钟同步模块用于根据主控模块的指令同步系统时钟进行授时；所述局域网通信模块用于把采集数据分发到局域网的其它指定计算机中。

进一步，所述数据处理模块包括数据采集模块、参数操作模块、数据记录模块；数据采集模块负责接受模拟COM口的数据，并加工成程序内部传输的格式；参数操作模块记录并提取设置的状态；数据记录模块负责记录采集的数据。

本实用新型方法具有如下优点：体积小巧，接口简单：加固型手持微型转接盒只有手掌大小，与被授时计算机只需要有一根通用的USB电缆进行连接。也就是说只要被授时计算机有USB接口，就可以使用本发明进行授时定位；

自动化授时：对被测计算机系统没有物理改动，也与被测计算机运行的其他程序没有直接关联，直接同步被授时计算机的系统CMOS时钟，使得被授时计算机中运行的其他程序在调取计算机时钟的时候自动获得授时，不存在兼容性问题；

网络化授时：不仅可以对被测计算机本机系统授时，还具有局域网化授时功能，通过设置网络IP地址和端口，使得局域网内的所有计算机设备均可以得到统一的时间基准；

同时具有授时和定位功能：将授时和定位功能融合在一起，可以实现对被授时计算机处于静止或运动状态下，快速授时和定位。

低成本和使用费用：本实用新型涉及到的电路和电气部件均可从市场方便采购，采用的电连接器和加固结构保证电气连接可靠，环境适应性好，极高可靠性。

附图说明

图1微型精密授时定位装置结构示意图；

图2授时定位组件示意图；

图3微型精密授时定位装置接线图；

图4USB接口转换板原理框图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，一种微型精密授时定位装置，授时定位装置包括卫星导航接收板3、USB接口转换板4、转接盒5、卫星导航接收天线1、射频电缆2、标准USB电缆6；卫星导航接收板3与USB接口转换板4封装在转接盒5内部，转接盒5一端通过射频电缆2与卫星导航接收天线1连接，转接盒5另一端通过标准USB电缆6与第一被授时计算机9连接。

卫星导航接收板3采用通用低功耗卫星导航接收板3，卫星导航接收板3设有国际标准NMEA0183接口、+5V供电接口和RS232串行数据接口。卫星导航接收天线1采用标准的L频段多频导航接收天线。USB接口转换板4设有标准的USB与RS232串行数据转换接口。转接盒5采用加固型手持微型转接盒5，转接盒5设有第一连接器、第二连接器，第一连接器设有SMA射频插座，第二连接器设有通用的USB连接插座。

如图2所示，第一被授时计算机9上设有授时定位组件7，第一被授时计算机9通过局域网连接有第二被授时计算机10。授时定位组件7包括主控模块、交互显示模块、数据处理模块、端口驱动模块、系统时钟同步模块、局域网通信模块；主控模块用于控制交互显示模块、数据处理模块、端口驱动模块、系统时钟同步模块、局域网通信模块工作；交互显示模块用于授时定位系统参数输入和状态、数据显示；数据处理模块用于对转接盒5的授时定位信息进行采集加工处理；端口驱动模块用于将USB接口模拟为COM口，并设置采集参数；系统时钟同步模块用于根据主控模块的指令同步系统时钟进行授时；局域网通信模块用于把采集数据分发到局域网的其它指定计算机中。

进一步，数据处理模块包括数据采集模块、参数操作模块、数据记录模块；数据采集模块负责接受模拟COM口的数据，并加工成程序内部传输的格式；参数操作模块记录并提取设置的状态；数据记录模块负责记录采集的数据。

如图3所示，射频电缆2连接到加固型手持微型转接盒5的连接器J1，然后通过内部电缆继续连接到通用低功耗卫星导航接收板3的射频输入口RF_IN，使用排线将通用低功耗卫星导航接收板3的COM口与USB接口转换板4的COM连接起来，同时将通用低功耗卫星导航接收板3的PWR与USB接口转换板4的PWR_OUT连接起来。使用排线将USB接口转换板4的USB插座与加固型手持微型转接盒5的连接器J2连接起来。另外使用标准USB电缆6连接加固型手持微型转接盒5的连接器J2与被授时计算机的USB口。

如图4所示，USB接口转换板4有两个核心器件，一个是USB-COM MODULE，用于完成USB信号与RCS232信号的转换。USB信号接入USB-COM MODULE的D+和D-端口，RS232接入USB-COM MODULE的TXD、RXD和GND端口。USB-COM MODULE的供电由USB口的+5V和GND引入；另外一个核心器件是DC-DC MODULE,主要用于生成高稳定性的+5V输出。其输入从USB的+5V经限流电阻R和储能电容C后接入IN+端口，输出接到PWR_OUT连接器的+5V引脚。

本实用新型的原理是：卫星导航接收天线1放置在室外能接收到卫星信号的地方，通过射频电缆2把卫星信号传递到通用低功耗卫星导航接收板3，接收并处理出授时和位置信息，然后通过USB接口转换板4经加固型手持微型转接盒5上的USB连接器通过标准USB电缆6传输到被授时计算机，在第一被授时计算机上运行授时定位组件7接收数据，经处理后控制被授时计算机系统时钟8按GPS时钟进行同步授时。同时也可以通过网络按规定的IP地址和通信协议向其他计算机广播授时和位置信息。

标准USB电缆6从被授时计算机的USB接口获得5V电源，经加固型手持微型转接盒5内的USB接口转换板4对电源品质和特性进行处理后，为通用低功耗卫星导航接收板3进行供电，然后进一步通过射频电缆2向卫星导航接收天线1内的低噪声放大器前端(LNA)进行供电，以提高授时和定位精度。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。